我們的星球不斷變化。構造板塊 - 大塊的巖石，分裂地殼，使它看起來像一個破裂的蛋殼，在不斷地重塑我們的星球 - 並可能促進生命。
這些板塊相互撞擊，建造山脈。它們分開，產生了可以長達數億年的新海洋。他們掠過彼此，引發驚天動地的地震。它們在一個叫做俯衝的過程中相互滑落，深深地滑入行星的內臟並產生將氣體噴射到大氣中的火山。不僅地球活著，它還是生命的載體。因為它是唯一一個承載板塊構造的行星 - 正在進行的構造板塊改組 - 以及生命，許多科學家認為這兩者可能是相關的。事實上，一些研究人員認為，移動能夠幫助調節地球溫度數十億年的能力的板塊是生命的重要組成部分。
這種聯繫提出了誘人的可能性，即如果科學家能夠發現地震和隆隆的系外行星，他們可能能夠找到超越我們淡藍色點的生命。因此，亞利桑那州立大學的天文學家Cayman Unterborn決定確定遙遠的系外行星經歷板塊構造的可能性。在7月3日發布到預印本伺服器arXiv的論文中他和他的同事們目前正在接受同行評審，他們發現大多數系外行星可能無法在很長一段時間內維持板塊構造。他們的結果仍然不確定，因為科學家們並不完全了解板塊構造在地球上是如何開始的（更不用說它們如何在其他行星上發生），但他們的確表明，即使這個過程確實開始，也可能不會持久。這意味著地球不僅是已知在太陽系中存放移動板塊的唯一行星（儘管最近的一些證據暗示水星可能也是如此），它也可能是銀河系中少數這樣的行星之一。「如果你確實需要板塊構造[終身]，這篇論文聽起來像是壞消息，」韋伯州立大學的天文學家約翰阿姆斯特朗說，他沒有參與這項研究。儘管如此，天文學家仍然懷疑，多達400億個潛在可居住的地球大小的行星點綴在銀河系中。即使這些行星中只有三分之一可以維持板塊構造（正如Unterborn的研究所暗示的那樣），那些大約130億顆行星，阿姆斯特朗說，「仍然是很多可居住的世界！」
但是板塊構造對生命有多重要？可以從我們自己的星球歷史中找到提示。大約25億年前，太陽太冷了，地球的液態海洋應該被凍結在一個類似雪球的狀態 - 只有它們不是。科學家認為，作為全球恆溫器的板塊構造可能是我們的救星，它通過製造將二氧化碳噴射到大氣中的火山，幫助它保留更多的熱量。然後，隨著太陽越來越明亮和越來越熱，雨水從大氣中清除了二氧化碳，板塊構造後來將它俯衝到地球的地幔（核心上方的熱巖層），將其鎖定。正是這個循環作用於百萬年的時間尺度，有助於保持地球溫度足夠穩定以支持生命。
然而，地球的例子並不能證明板塊構造是必需的終身。畢竟，行星可以在沒有板塊構造的情況下具有地質活動性。只需看看火星，它擁有太陽系中最大的火山。儘管如此，那座火山不再曇花一現。事實上，曾經具有地質活動性的大多數太陽系行星（甚至是矮行星和衛星）現在都很安靜。沒有板塊構造，火山活動迅速下降（有一些值得注意的非構造例外，例如木星的木衛一和土星的土衛二）。因此，火星的眾多但已滅絕的火山沒有將二氧化碳排放到大氣中的能力，使得紅色星球今天非常寒冷。這些例子表明板塊構造 - 特別是持久的板塊構造 - 是調節行星溫度的最佳方法，因此是生命混合物中的有用成分。
滑板
這項最新研究似乎與先前關於系外行星是否會像地球一樣震動的調查相矛盾。2007年，當時在哈佛大學的行星科 學家黛安娜·瓦倫西亞得出的結論是，超級地球（比我們更大的巖石行星）很可能承載板塊構造，這實際上是不可避免的。因為比地球更大的行星將從其初始形成中保留更多的內部熱量，並且由於熱量驅動板塊構造（通過地幔中下沉和上升巖石的傳送帶），在這樣的行星上應該延長板塊活動。問題是瓦倫西亞的研究（以及後來的許多研究）只分析了一個參數：一個行星的大小。Unterborn的研究是首批根據行星的成分解決板塊構造的研究之一。
為了進行這項分析，Unterborn及其同事需要確定系外行星的化學成分可能是什麼樣子。雖然天文學家目前可以破譯系外行星大氣中的元素，但是沒有辦法深入研究系外行星的巖石內部。因此，Unterborn和他的團隊轉向了行星的主星。由於恆星及其行星是由相同的灰塵和氣體旋轉盤構成的，因此它們往往由相同的物質組成。研究人員觀察了將近1,500顆恆星（包括用克卜勒太空望遠鏡觀測到的123顆恆星，天文學家知道這些恆星有軌道系外行星），然後利用計算機模型發現這些不同成分的巖石如何對行星內部形成的高溫和高壓做出反應。
一旦他們知道系外行星的地幔和地殼可能是什麼樣子，從地球化學的角度來說，科學家能夠確定該系外行星的地殼是否足夠密集以沉入地幔，就像地球的海洋板塊在卡斯卡迪亞這樣的地方一樣俯衝帶 - 北美的1000公裡長的火山鏈作為一個板塊在另一個板塊下深潛。計算涉及嚴格的建模：當板塊下降期間壓力和溫度升高時，板中的原子經歷重組，使板更密集。如果板仍然比周圍的地幔更密集，那麼板將繼續下沉。如果是這種情況，板塊構造可能會茁壯成長數十億年。但如果它沒有，並且板塊停滯，那麼板塊構造將會關閉，
就可居住性而言，結果描繪了一個相當令人沮喪的結果：至少有三分之二的模擬行星形成一個太浮力而不能下沉的地殼。「如果發生俯衝，並且[板塊]會下降，它就會彈回來，」Unterborn說。「這就像試圖將內管推入水中一樣。」如果這些板塊在移動中，它們可能會相互撞擊並向上褶皺，形成與喜馬拉雅山一樣高的山脈，Unterborn說。但是，一塊板塊永遠不會在另一塊板塊下方減少，以去除多餘的二氧化碳，或形成向大氣中噴出更多二氧化碳的火山。因此，地球將無法調節自身溫度，很容易升級為類似雪球或桑拿的世界。
外生物學的新領域
結果強調，行星的可居住性不能僅僅由金髮姑娘區定義 - 即行星系統中的最佳點，行星與恆星的軌道距離既不會太熱也不會太冷。密度本身也不能決定什麼算作「地球般的」行星。「就行星來說，密度並不是命運，」Unterborn說。在太陽的可居住區域，「地球不僅僅是一個地球質量，一個地球半徑的行星」。回想25億年：除非考慮到地質因素，否則地球不會被認為是外星天文學家的習慣。
賓夕法尼亞州立大學的地質學家Bradford Foley沒有參與這項研究，他同意該論文的最終觀點 - 大多數巖石系外行星可能無法承載板塊構造 - 但他認為更精細的細節，例如確切的百分比那些行星，還不能被釘住。「隨著更多的研究結果出來，我會把所有的東西都放在大局觀之外，因為有些不確定因素會隨著更多的研究而出現變化，」他說。
Foley指出，其中一個不確定因素是地質學家仍在爭論板塊構造如何在地球上點燃，以及今天繼續推動它的發展。問題在於，即使板塊足夠密集以沉入地幔中，巖石圈 - 行星的堅固而堅固的外殼 - 也必須首先破裂。但導致巖石圈破裂的原因在該領域引起了激烈的爭論。通過尋找可能能夠進行數十億年的板塊構造的行星 - 如果它首先開始的那樣 - ，未出生的人迴避了這種複雜情況。Foley同意這是一個聰明的解決方法，Unterborn認為從科學的角度來看它更有趣，因為我們更有可能找到它已經發展了數十億年的生命。但假設板塊構造神奇地開始確實表明，即使是適當的元素雞尾酒也不能保證變化和隆隆的表面。不過，Unterborn認為它確實最大化了我們尋找板塊構造和生命的機會。
Unterborn認為這項工作是新領域的一個進步 - 地質學與天文學相結合的學科可以稱之為外生學 - 這一點始於10年前的瓦倫西亞論文。就在上周，Foley，Unterborn及其同事向NASA天體生物學研究所提交了一份提案，以進一步評估不同成分的材料在高壓和高溫下的反應。雖然Unterborn的研究是基於理論計算的，但新團隊希望在實驗室中合成這些巖石，並在物理上使它們符合這些條件。這將使他們能夠繪製出更準確的圖像，甚至可以探索改變構造如何破裂巖石圈 - 這是啟動板塊構造的另一個重要標準。「我認為這絕對是未來，」Unterborn說。「我很高興能站在它的最前沿